本發(fā)明涉及光譜儀設(shè)備，具體涉及一種低成本多功能的光譜儀。

背景技術(shù)：

1、光譜儀是一種用于分析光的波長(zhǎng)和強(qiáng)度分布的儀器，其基本原理涉及光的分散、檢測(cè)和分析。下面是光譜儀的基本原理：

2、光譜儀通過(guò)色散元件（如棱鏡或光柵）將輸入的光分散成不同波長(zhǎng)的光譜。當(dāng)光通過(guò)色散元件時(shí)，不同波長(zhǎng)的光會(huì)以不同的角度折射或反射，從而產(chǎn)生一系列波長(zhǎng)分離的光譜。分散后的光譜被導(dǎo)向至檢測(cè)系統(tǒng)。通常使用透鏡、光纖或反射器來(lái)收集和引導(dǎo)光譜。這些光學(xué)元件幫助將分散的光聚焦到檢測(cè)器上。檢測(cè)器通常是光電二極管（photodiode），當(dāng)光照射到檢測(cè)器上時(shí)，光子激發(fā)電子產(chǎn)生電流或電壓輸出，表示光強(qiáng)度。處理后的信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，可以通過(guò)計(jì)算機(jī)軟件進(jìn)行重建和分析。這些軟件通常使用數(shù)學(xué)算法和統(tǒng)計(jì)方法來(lái)處理光譜數(shù)據(jù)，以提取有用的信息，如波長(zhǎng)、強(qiáng)度、峰位等。通過(guò)這些步驟，光譜儀能夠?qū)⑤斎氲墓夥治鰹槠洳ㄩL(zhǎng)和強(qiáng)度分布的數(shù)據(jù)。

3、現(xiàn)有的光譜儀存在著諸多局限性，包括使用ccd陣列導(dǎo)致成本高昂、需要復(fù)雜的光路、只能進(jìn)行光譜掃描而功能單一、體積龐大等，針對(duì)這些挑戰(zhàn)，本專利提出了一種創(chuàng)新的低成本小型化多功能解決方案，能夠顯著改進(jìn)現(xiàn)有光譜儀的成本、光路、功能單一和體積大的缺點(diǎn)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的在于：為解決上述問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種低成本多功能的光譜儀。

2、本發(fā)明為了實(shí)現(xiàn)上述目的具體采用以下技術(shù)方案：

3、一種低成本多功能的光譜儀，包括光譜儀主體，所述輸入光纖引入端連接有1×2光開(kāi)關(guān)，所述1×2光開(kāi)關(guān)的分路端分別連接有衍射光角度的光柵組件和光柵轉(zhuǎn)鏡組，所述光柵組件的引入端連接有1×2分路器，所述1×2分路器將光分為光可調(diào)濾波器分路、粗掃光譜儀分路，所述光可調(diào)濾波器分路連接有出射光纖，所述粗掃光譜儀分路連接有光電探測(cè)器，所述光電探測(cè)器的后端連接有處理器與顯示屏，所述精掃光譜儀分路包括1×2光開(kāi)關(guān)，所述1×2光開(kāi)關(guān)引出后連接有1×n光開(kāi)關(guān)，所述1×n光開(kāi)關(guān)的后端與光柵轉(zhuǎn)鏡組連接，所述光柵轉(zhuǎn)鏡組的后端連接有1×n光開(kāi)關(guān)，所述1×n光開(kāi)關(guān)分別與光電探測(cè)器、處理器與顯示屏連接。

4、進(jìn)一步地，所述光柵轉(zhuǎn)鏡組由準(zhǔn)直透鏡、光柵體、四分之一波片、mems轉(zhuǎn)鏡組成。

5、進(jìn)一步地，所述光柵組件包括mems轉(zhuǎn)鏡，所述mems轉(zhuǎn)鏡固定安裝在光譜儀主體的內(nèi)底部基座，且mems轉(zhuǎn)鏡的上方傾斜設(shè)置有光柵體，所述光柵體的左側(cè)設(shè)置有準(zhǔn)直透鏡，所述準(zhǔn)直透鏡分別與1×2分路器和1×2光開(kāi)關(guān)連接，所述光柵體為透射光柵，所述mems轉(zhuǎn)鏡上方設(shè)置有四分之一波片（5）。

6、進(jìn)一步地，所述光柵組件包括mems轉(zhuǎn)鏡，所述mems轉(zhuǎn)鏡固定安裝在光譜儀主體的內(nèi)底部基座，且mems轉(zhuǎn)鏡的上方傾斜設(shè)置有光柵體，所述光柵體的左側(cè)設(shè)置有準(zhǔn)直透鏡，所述準(zhǔn)直透鏡分別與1×2分路器和1×2光開(kāi)關(guān)連接，所述光柵體為透射光柵。

7、進(jìn)一步地，所述光柵組件包括mems轉(zhuǎn)鏡，所述mems轉(zhuǎn)鏡固定安裝在光譜儀主體的內(nèi)底部基座，且mems轉(zhuǎn)鏡的上方傾斜設(shè)置有光柵體，所述光柵體的左側(cè)設(shè)置有準(zhǔn)直透鏡，所述準(zhǔn)直透鏡分別與1×2分路器和1×2光開(kāi)關(guān)連接，所述光柵體為反射光柵，所述mems轉(zhuǎn)鏡上方設(shè)置有四分之一波片。

8、進(jìn)一步地，所述1×2光開(kāi)關(guān)可以將光路調(diào)整到精掃模式。

9、進(jìn)一步地，所述1×2分路器能量分布為50%：50%。

10、進(jìn)一步地，所述光電探測(cè)器暗電流在pa級(jí)，響應(yīng)速度達(dá)到ps級(jí)。

11、進(jìn)一步地，所述1×n光開(kāi)關(guān)可以將光按需求引入不同分路。

12、本發(fā)明的有益效果如下：

13、1、本發(fā)明通過(guò)1×2分路器將光柵和反射鏡組的輸出光單獨(dú)分出一束輸出，使其保留光譜儀功能的同時(shí)亦具備光可調(diào)濾波器的功能。

14、2、本發(fā)明通過(guò)1×2光開(kāi)關(guān)將光引入精掃模式，進(jìn)而1×n光開(kāi)關(guān)與n路光柵轉(zhuǎn)鏡組可以使精掃范圍覆蓋更廣的掃描范圍。

15、3、本發(fā)明通過(guò)采用多線光柵和mems反射鏡組，提高了光譜儀的精度。

16、4、本發(fā)明通過(guò)1×2分路器將光柵和反射鏡組的輸出光單獨(dú)分出一束連接pd，縮短了光譜儀的粗掃時(shí)間。

技術(shù)特征：

1.一種低成本多功能的光譜儀，包括光譜儀主體，其特征在于，所述輸入光纖（1）引入端連接有1×2光開(kāi)關(guān)（2），所述1×2光開(kāi)關(guān)（2）的分路端分別連接有衍射光角度的光柵組件和光柵轉(zhuǎn)鏡組（11），所述光柵組件的引入端連接有1×2分路器（7），所述1×2分路器（7）將光分為光可調(diào)濾波器分路、粗掃光譜儀分路，所述光可調(diào)濾波器分路連接有出射光纖（8），所述粗掃光譜儀分路連接有光電探測(cè)器（9），所述光電探測(cè)器（9）的后端連接有處理器（14）與顯示屏（15），所述精掃光譜儀分路包括1×2光開(kāi)關(guān)（2），所述1×2光開(kāi)關(guān)（2）引出后連接有1×n光開(kāi)關(guān)（10），所述1×n光開(kāi)關(guān)（10）的后端與光柵轉(zhuǎn)鏡組（11）連接，所述光柵轉(zhuǎn)鏡組（11）的后端連接有1×n光開(kāi)關(guān)（12），所述1×n光開(kāi)關(guān)（12）分別與光電探測(cè)器（13）、處理器（14）與顯示屏（15）連接。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種低成本多功能的光譜儀，其特征在于，所述光柵轉(zhuǎn)鏡組（11）由準(zhǔn)直透鏡（3）、光柵體（4）、四分之一波片（5）、mems轉(zhuǎn)鏡（6）組成。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種低成本多功能的光譜儀，其特征在于，所述光柵組件包括mems轉(zhuǎn)鏡（6），所述mems轉(zhuǎn)鏡（6）固定安裝在光譜儀主體的內(nèi)底部基座，且mems轉(zhuǎn)鏡（6）的上方傾斜設(shè)置有光柵體（4），所述光柵體（4）的左側(cè)設(shè)置有準(zhǔn)直透鏡（3），所述準(zhǔn)直透鏡（3）分別與1×2分路器（7）和1×2光開(kāi)關(guān)（2）連接，所述光柵體（4）為透射光柵，所述mems轉(zhuǎn)鏡（6）上方設(shè)置有四分之一波片（5）。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種低成本多功能的光譜儀，其特征在于，所述光柵組件包括mems轉(zhuǎn)鏡（6），所述mems轉(zhuǎn)鏡（6）固定安裝在光譜儀主體的內(nèi)底部基座，且mems轉(zhuǎn)鏡（6）的上方傾斜設(shè)置有光柵體（4），所述光柵體（4）的左側(cè)設(shè)置有準(zhǔn)直透鏡（3），所述準(zhǔn)直透鏡（3）分別與1×2分路器（7）和1×2光開(kāi)關(guān)（2）連接，所述光柵體（4）為透射光柵。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種低成本多功能的光譜儀，其特征在于，所述光柵組件包括mems轉(zhuǎn)鏡（6），所述mems轉(zhuǎn)鏡（6）固定安裝在光譜儀主體的內(nèi)底部基座，且mems轉(zhuǎn)鏡（6）的上方傾斜設(shè)置有光柵體（4），所述光柵體（4）的左側(cè)設(shè)置有準(zhǔn)直透鏡（3），所述準(zhǔn)直透鏡（3）分別與1×2分路器（7）和1×2光開(kāi)關(guān)（2）連接，所述光柵體（4）為反射光柵，所述mems轉(zhuǎn)鏡（6）上方設(shè)置有四分之一波片（5）。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種低成本多功能的光譜儀，其特征在于，所述1×2光開(kāi)關(guān)（2）可以將光路調(diào)整到精掃模式。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種低成本多功能的光譜儀，其特征在于，所述1×2分路器（7）能量分布為50%：50%。

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種低成本多功能的光譜儀，其特征在于，所述光電探測(cè)器（9）暗電流在pa級(jí)，響應(yīng)速度達(dá)到ps級(jí)。

9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種低成本多功能的光譜儀，其特征在于，所述1×n光開(kāi)關(guān)（2）可以將光按需求引入不同分路。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開(kāi)了一種低成本多功能的光譜儀，涉及光譜儀設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明包括光譜儀主體，所述輸入光纖引入端連接有1×2光開(kāi)關(guān)，所述1×2光開(kāi)關(guān)的分路端分別連接有衍射光角度的光柵組件和光柵轉(zhuǎn)鏡組，所述光柵組件的引入端連接有1×2分路器。通過(guò)1×2分路器將光柵和反射鏡組的輸出光單獨(dú)分出一束輸出，使其保留光譜儀功能的同時(shí)亦具備光可調(diào)濾波器的功能，通過(guò)1×2光開(kāi)關(guān)將光引入精掃模式，進(jìn)而1×N光開(kāi)關(guān)與N路光柵轉(zhuǎn)鏡組可以使精掃范圍覆蓋更廣的掃描范圍，通過(guò)采用多線光柵和MEMS反射鏡組，提高了光譜儀的精度，通過(guò)1×2分路器將光柵和反射鏡組的輸出光單獨(dú)分出一束連接PD，縮短了光譜儀的粗掃時(shí)間。

技術(shù)研發(fā)人員：高陽(yáng),王森
受保護(hù)的技術(shù)使用者：深圳市歐億光電技術(shù)有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/2